Пластмассы являются одними из самых полезных и пластичных материалов, когда-либо созданных человечеством. Тем не менее, одна из их выдающихся характеристик - долговечность - также делает их потенциальным загрязнителем в долгосрочной перспективе.
Не нужно много времени, чтобы увидеть визуальное воздействие выброшенного пластика. Повсюду вокруг нас, в городах и сельской местности, виден пластиковый мусор в виде старых бутылок, пакетов из-под продуктов, упаковки для электроники и многого другого. Этот пластик никуда не исчезнет в ближайшее время.
Это потому, что никакие естественные процессы не разлагают пластик. И поэтому никто не может честно сказать, что точно знает, как долго сохраняется пластиковый мусор. Оценки варьируются в сотни и даже тысячи лет. Это потому, что пластмассы являются синтетическими полимерами на нефтяной основе. Полимеры представляют собой большие цепи молекул, а в случае пластмасс они слишком велики, чтобы микробы могли даже начать их атаковать.
Некоторые производители добавляют в пластмассы добавки, чтобы онибиоразлагались на свалках и в окружающей среде. Эти органические добавки привлекают бактерии, грибки и другие микробы, которые медленно акклиматизируются к пластику и расщепляют его на органические молекулы с помощью различных комбинаций кислот и ферментов. Но большинство пластиков не содержат этих добавок, поэтому они почти невосприимчивы к микробным атакам.
Однако ультрафиолетовый свет может и вызывает распад пластика в результате процесса, называемогофоторазложение. Фотодеградация - это расщепление сложных материалов на более простые под воздействием света.
Мир мог бы быть намного чище, если бы весь пластик просто исчезал на солнце. Продолжайте читать, и вы увидите, насколько реалистична такая технология производства пластмасс.
Загар для продуктовых пакетов
Как и человеческая кожа, пластик подвержен деградации под воздействием ультрафиолетового (УФ) излучения солнца. Солнечный ультрафиолетовый свет, который достигает поверхности нашей планеты, имеет длину волны от 280 до 400 нанометров, поэтому он не виден человеческому глазу, который видит свет с длиной волны примерно от 390 до 750 нанометров.
На открытом воздухе УФ-излучение присутствует в количестве, достаточном для того, чтобы разрушать молекулы полимера. При достаточном воздействии УФ-свет может вызвать химическую реакцию в пластике, что приводит кразрыву или разрыву этих больших молекул полимера.
Олдскульный пластик не особенно чувствителен к воздействию солнечных лучей и поэтому может прослужить очень долго даже под прямыми солнечными лучами. Однако с помощью некоторых умных молекулярных манипуляций или путем интеграции добавок инженеры могут создавать пластики, которые фоторазлагаются гораздо быстрее.
Некоторые химические добавки могут сделать пластик более светочувствительным. Обычные добавки (также называемыепромоторами,фотосенсибилизаторамиилиускорителями) включают карбонил кетона, карбонил монооксида углерода и различные типы смесей металлов.
Карбонилы - это типы органических соединений, которые переплетаются с молекулами пластика. Другие добавки включают соли металлов, таких как железо, кобальт, никель, которые помогают инициировать двухстадийный процесс разложения.
На первом этапе добавки поглощают УФ-свет и создают слабые связи в полимерах, поэтому эти большие синтетические молекулы становятся все слабее и слабее. Второй этап процесса происходит, когда факторы окружающей среды, такие как ветер и волны, разрушают продукт, что в конечном итоге приводит к его разрушению.
Смешивание пластиковых смол и добавок требует проб и ошибок, поскольку инженеры уравновешивают прочность и нетоксичность, а также скорость разложения.
Решение для одного помета
Фоторазлагаемые продукты реагируют по-разному в зависимости от многих факторов. Интенсивность УФ-излучения влияет на скорость фотодеградации. Это означает, что тень, облачный покров и географическое положение играют роль в том, сколько ультрафиолета достигает подгузника, который ваш друг только что выбросил из окна автомобиля.
Реальность, однако, такова, что большинство пластиковых изделий не будут долго загорать на пляже. Когда использование пластикового изделия завершено, оно обычно оказывается на свалке или рассеивается в окружающей среде. Только около 8 процентов пластика перерабатывается. Поэтому, если учесть, что только в Соединенных Штатах ежегодно производится более 30 миллионов тонн пластика, местоположение имеет значение, особенно с точки зрения фотодеградации.
В некоторых случаях эти светочувствительные пластмассы разлагаются на свалке, но только в том случае, если они получат хорошую дозу УФ-излучения до того, как будут вспаханы. Другие фоторазлагаемые пластмассы остаются полностью нетронутыми в течение бесчисленных лет после того, как попадут на вашу местную свалку. Более того, даже те, которые полностью распадаются в дикой природе, часто потребляются другими организмами и, как следствие, могут попасть в нашу собственную пищевую цепочку. Никто не может с уверенностью сказать, что последствия потребления пластика полностью безобидны.
В настоящее время фоторазлагаемые виды пластика действительно полезны в ситуациях, связанных с мусором - преднамеренным или нет. Так что для продуктовых мешков, которые сдуваются в национальный парк Гранд-Титон, по крайней мере, есть надежда, что солнце в конечном итоге возьмет свое.
В конце концов, этот вид разлагаемого пластика является лишь одним из способов решения большой проблемы: как мы, люди, справимся со всем пластиковым мусором, который мы создаем? В настоящее время повторное использование и переработка являются нашими лучшими вариантами, но, когда пластмассы действительно совершают побеги из тюрьмы и убегают в мир, приятно знать, что разлагаемые пластмассы могут не прослужить столько же поколений, сколько старые типы полимерных материалов.
Примечание автора
В 1960 году пластмасса составляла лишь около 1 процента твердых отходов в Соединенных Штатах. Теперь это число больше похоже на 12 процентов. Большинство этих пластиков отправляются прямо на свалку после того, как мы их используем, и этот факт подчеркивает крайнюю расточительность, особенно если учесть, что производителям легко расплавить пластик и повторно использовать его для новых продуктов.
Разлагаемые пластмассы - хорошая тактика в нашей общей стратегии управления отходами. Это особенно верно в отношении примерно 4 миллиардов пластиковых пакетов, которые ежегодно становятся мусором по всему миру. Но когда дело доходит до долгосрочной устойчивости, нам лучше перерабатывать и повторно использовать материалы, чем постоянно их утилизировать.
Часто задаваемые вопросы
Почему фотодеградация представляет собой проблему?
Фотодеградация представляет собой проблему, поскольку приводит к потере материала с поверхности объектов. Это может привести к порче объекта и потере его первоначального вида.
Что такое фотодеградация пластика?
Фотодеградация пластика - это процесс, при котором пластик разрушается под действием света.